结构材料的硬化是通过引入大量不同尺度的缺陷来阻碍位错滑移实现的。然而，局部区域的位错缠结会造成应力集中,可引起裂纹萌生并最终导材料的突然断裂和提前失效。长期以来，材料科学家们致力于通过调控微观组织或合金成分来实现强度与韧性的平衡。多元高、中熵合金由于形变诱发的纳米孪晶机制在低温条件下具有良好的抗断裂能力。航空航天用马氏体时效钢是目前公认的拥有较好断裂韧性的超高强金属材料。然而,马氏体时效钢含有大量昂贵的合金元素，例如镍(17-19wt%)，钴(8-12 wt%)和钼(3-5wt%)。尽管合金化可有效提高结构材料的力学性能，但由于成本和环境问题，合金化并不适用于经济化的大规模生产。晶粒细化是一种可以同时提高强度和韧性的非合金化方法。然而，晶粒细化会极大的降低材料的塑性。上述研究均无法开发具有延展性，抗断裂性和低成本的超高强度钢。因此，发展超高强度同时兼备优良塑性与韧性的结构材料，一直是材料科学家及工程师过去几十年间希望解决的世界级科学难题。尤其是当屈服强度进入2GPa的超高范畴时，进一步改善材料韧性的难度成倍增加，香港大学机械工程系黄明欣教授团队在这方面取得新的进展。

表面镀锌是提高钢铁材料使用寿命的最常用技术，其中90%以上采用热浸镀锌。然而，酸洗作为传统热镀锌板生产流程中的高污染环节，增本降效的同时带来一系列质量问题：一方面酸洗工序本身增加成本，同时酸液挥发和废酸排放还严重地污染环境；另一方面酸洗还会造成酸洗板的表面质量缺陷和氢脆等产品缺陷。而在含Si、Mn等合金元素的高强热镀锌板的生产工艺中，由于合金元素的选择性氧化容易出现露镀缺陷，为了解决这一问题，通常需要额外的预氧化、预镀等工序，这无疑将增加生产工序，降低生产效率，提高成本。热镀锌板工艺也面临着节能减排、降本增效的压力，需要进行短流程优化改进。如果可以利用热轧过程中产生的氧化铁皮，在还原性气氛中将氧化铁皮还原为纯铁，利用纯铁的良好润湿性进行在线连续热镀锌，即可消除酸洗的不足，也可解决由Si、Mn等合金元素选择性氧化造成的露镀问题。热轧带钢免酸洗直接还原退火热镀锌技术（以下简称免酸洗热镀锌技术）省去酸洗工序，按照吨钢减少废酸排放20 kg，环保效果明显，并且节约酸洗成本150元/吨。对于先进高强钢、超高强钢，由于取消了退火前的预氧化工序，吨钢成本可节约30~50元/吨，同时由于取消酸洗工艺和连续退火前预氧化工序，可使整个生产线生产效率提高10%～20％。 国外研究单位对于免酸洗还原热镀锌技术的研究已经开展了多年，Danieli已经建立了免酸洗工艺产线，POSCO也初步研发了免酸洗涂镀工艺原型技术。目前国内钢铁企业在该方面的研究主要集中在无酸除鳞技术方面，对于热镀锌板的短流程工艺研究较少。完成热轧带钢免酸洗还原热镀锌技术的开发，不仅可大大降低热镀锌板生产成本，提高产品竞争力，为企业创造巨大的经济效益，同时降低能耗、减少对于环境的污染。热轧带钢免酸洗还原热镀锌工艺的开发，将填补我国在该技术方面的空白，促进我国热镀锌短流程工艺的革新。

从短期看，在国家拉动内需战略全面铺开环境下，当前不锈钢市场仍有一定的增量空间；从长期看，高强、超高强钢市场未来将成为钢铁行业的热点方向之一； 开发18辊轧机对于各类高强、超高强难变形材料的轧制有显著的应用前景，有助于打破国外超高强度冷轧宽带钢轧制技术垄断，提升国产装备技术水平。

主要技术包括冷轧不锈钢的连轧机、焊机、退火、酸洗、平整和拉矫的高度集成技术，实现一条高度集成的联合机组。开发出一种具有自主知识产权的18辊轧机装备，能满足不锈钢，高强及超高强钢、先进高强宽带钢的冷轧轧制需求。开发与之配套的退火炉、酸洗段成套工艺装备，实现冷轧不锈钢退火炉、酸洗段工艺及装备技术国产化。以及绿色节能环保型清洗技术、低能耗直燃退火炉、炉子智能数学模型等智能制造技术、中性盐电解+混酸酸洗技术、余热回收及利用解决方案、先进废气处理DENOX技术和高速通板解决方案。

M3组织可有效避免裂纹形核与阻止扩展，改善载荷-位移曲线，提高钢材强度和塑韧性。实现方法是：（1）将基体组织由单一铁素体型调控为多型相+亚稳奥氏体相；（2）亚稳相调控由相变冷却过程扩展到生产与服役全过程；（3）组织调控尺度由微米级发展到10-5-10-8m范围。 开创性地提出亚稳超细奥氏体提升强塑积的第三代汽车钢技术路线，通过中锰合金化和逆相变热处理工艺，获得了含大量亚稳奥氏体的亚微米多相组织，发明了抗拉强度范围600-1500MPa和强塑积不小于30GPa%的第三代汽车钢。引领国内外高强塑积汽车钢的研发与生产。 发明的中锰钢温成形技术，减少了对传统热压成形涂层材料22MnB5和热成形工艺的依赖，丰富了未来汽车超高强度钢板选材的空间，简化了超高强钢板成形技术难度和工艺要求，降低了生产成本。 创新了屈服强度500MPa-700MPa级低合金钢M3组织调控技术，在低合金钢中成功调控出多相（铁素体+贝氏体）、稳定的残余奥氏体和纳米析出的M3组织，实现了低屈强比（≤0.85）、高均匀延伸（～10%）、屈服强度500-700MPa级高强度低合金钢。

目前，我国的节能减排压力越来越大，而消费者对汽车安全性的要求却越来越高，提高汽车用钢强度成为同时提高汽车碰撞性能并实现节能减排的有效途径。因此，近些年新车型对先进高强钢和先进的生产工艺不断优化，其中热成形钢的大量采用就是最典型的代表之一。本项目提出超高强度系列热冲压成形钢产品包括1500MPa、1800MPa、2000MPa强度级别的热成形钢产品。其中，超强韧性2000MPa产品为本钢主推的拳头产品，该产品与东北大学联合开发，进行了一系列的实验室探索性研究，综合运用经典的材料学和热处理等知识，以热成形实际生产工艺为依据，提出了全新的成分设计；以此为蓝本，本钢研究院结合百年本钢的技术积累以及装备特点，对全工序进行全新优化，共解决了20多项核心技术难题，使得工业产品稳定符合使用要求，强度增加同时具有良好的韧性；同时该级别热成形钢受到各大主机厂的关注，尤其在新能源汽车上的使用量不断的增大，主要用于防撞部件，随着轻量化要求的逐渐提高，2000MPa级热成形钢产品必然会成为1500MPa级的替代产品，占领更大的热成形钢市场。

长期以来，国内钢铁企业无法批量生产热轧薄规格超高强钢板，特别是2-8mm的超高强钢。为占领薄规格超高强钢这一高附加值利基市场，打破国外企业垄断，本项目从用户需求出发，开发了具有高强度、高疲劳、高耐磨、高防护、高耐磨蚀和抗高温软化等一系列超高强钢产品。同时，开展了关键装备技术、工艺技术、以及用户使用技术等成套技术研究。 提出了热连轧TP钢概念及其组织设计原则，开发全球首发产品TP系列先进耐磨钢BW300TP和BW400TP，成功解决了易加工和耐磨性的矛盾，成为该行业标志性产品，引领了搅拌车行业的升级换代。开发热成形桥壳钢、耐磨蚀钢、超高强结构钢、耐磨钢、防护钢等五大类17个牌号产品。热轧产品的强度水平从700MPa提高至2000MPa，全面替代进口，与国际先进水平保持同步。开发的全球首发产品高强度热成形桥壳钢BQT800成为商用车热成型桥壳高强轻量化有效途径。开发了强度级别最高的耐磨蚀钢BMS1400，用于大国重器“天鲲号”和“天鲸号”配套海水输浆管。 自主集成了一套薄规格专业热处理线，并开发了关键工艺技术。首次开发了薄规格钢板多路径柔性淬火系统，包括淬火机新的设计以及淬火机模型创新等。首次开发了采用风机搅拌均匀化的低温加热炉技术；集成了一套在线平直度检测与智能判定装备，开发了具备自动反馈控制的矫直模型。开发了一整套薄规格超高强钢全流程板形控制成套技术，成功解决薄规格超高强钢的板形控制世界难题，极限不平度≤1mm/m。关键装备技术创新和工艺技术创新实现了薄规格超高强钢高效、稳定生产，最薄规格从3mm设计极限突破至2mm。 开发了以超高强钢选材、结构仿真设计、焊接和服役寿命评估为核心的6类关键用户服务技术，建立了热轧超高强钢的用户服务技术体系，提出并制定热轧超高强钢焊接接头性能评价标准，被工程机械行业用户广泛接受并应用。 本项目成果获得2019年中国宝武技术创新重大成果奖一等奖。开发成功宝钢全球首发产品3个，共11个牌号获得上海市高新技术成果认定。受理发明专利34项（5项国际专利），授权13项。授权实用新型专利5项。认定企业技术秘密18项，登记软件著作权1项，制定企业产品标准二项，发布论文33篇。 本项目总经济效益2.56亿元，其中装备创新效益3746万元，2017-2019年产品销售量28.5万吨，产品经济效益21807万元。

项目通过湖南华菱涟源钢铁有限公司和东北大学、钢铁研究总院的协同攻关合作，成功解决了600-900MPa级铁素体基体大析出强化型系列高强度低应力结构用热轧钢板和900-1300MPa级超高强度结构用调制钢板的组织-性能-内应力一体化协同控制、焊接、成型和切割加工等系列应用技术，并在国内中联重科、三一重工、柳州重工和徐工的大型工程机械装备起重机和泵送机械上实现应用，性能达到或超过世界同级别产品的先进水平。